KR101273431B1 - 축냉시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축냉시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 축냉증발기와 열교환기를 이용함으로써 순환되는 제2열교환매체와 축냉재에 의해 축냉 효과를 극대화함으로써 사용자의 냉방쾌적성을 보다 향상할 수 있는 축냉시스템에 관한 것이다.

Description

축냉시스템{Cold storage system}
본 발명은 축냉시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 축냉증발기와 열교환기를 이용함으로써 순환되는 제2열교환매체와 축냉재에 의해 축냉 효과를 극대화함으로써 사용자의 냉방쾌적성을 보다 향상할 수 있는 축냉시스템에 관한 것이다.
근래 자동차 산업에 있어서 세계적으로 환경과 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 연비 개선을 위한 연구가 이루어지고 있으며 다양한 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 경량화ㆍ소형화 및 고기능화를 위한 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
최근, 자동차 운행 시, 정차되면 자동으로 엔진을 정지하고 다시 변속기의 조작으로 엔진이 재시동되도록 하는 아이들 스톱/고 시스템을 채택하는 경우가 많다.
그러나 자동차의 냉방장치는 엔진에 의해 작동되므로 엔진이 정지될 경우, 압축기도 정지하게 되고 이에 따라, 열교환기의 온도가 상승되어 사용자의 쾌적함을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
또한, 열교환기 내부의 열교환매체는 상온에서도 쉽게 기화되므로 압축기가 동작되지 않는 짧은 시간동안 열교환매체가 기화되어 다시 엔진이 작동되어 압축기 및 열교환기가 작동되더라도 기화된 열교환매체를 압축하여 액화해야하므로 실내에 냉풍이 공급되기 위한 시간이 오래 소요될 뿐만 아니라 전체 에너지 소요량이 높아지는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 축냉재를 이용하여 냉방장치가 가동될 때 열교환기에 의한 냉기를 저장하고 아이들 상태에서는 상기 축냉재의 냉기를 이용하는 방법이 제안된 바 있으며, 크게 열교환기와는 개별적으로 장착되는 축냉장치와 열교환기와 일체로 형성되는 형태 등이 제안된 바 있다.
개별적으로 축냉재가 저장되는 축냉기가 구비된 차량용 공조장치를 도 1에 도시하였다.
상기 도 1에 도시한 차량용 공조장치는 각각의 도어(11d, 12d, 13d)에 의하여 개도가 조절되는 벤트(11, 120, 130)가 설치된 공조케이스(10)와; 상기 공조케이스(10)의 공기유입구와 연결되어 외기를 송풍하는 송풍부(14); 상기 공조케이스(10) 내부에 구비되는 증발기(E) 및 히터코어(H); 냉ㆍ난방설정에 따라 회동되어 상기 히터코어(H)를 통과하는 공기의 양을 조절하는 템프도어(15); 및 상기 증발기(E)와 히터코어(H) 사이에 축냉재가 내장된 축냉기(16); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 차량용 공조장치는 종래와 비교하여 축냉재가 내장된 축냉기가 형성됨으로써 조건에 따라 증발기의 토출온도를 상기 복수개의 축냉기 내부에 장입된 축냉재의 온도에 냉기를 저장하고, 아이들 상태에서 이를 방출하여 축냉에 의해 냉방성능을 향상시키고, 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
그러나 상기 차량용 공조장치는 상기 축냉기가 별도의 구성품으로 상기 증발기와 직렬로 배열됨에 따라, 축냉기가 구비되는 공조케이스 내부의 공간이 소요되어 공조장치의 소형화를 방해하게 되며, 별도의 축냉기를 형성하고 장착하기 위한 공정이 추가되어 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 상기 축냉기는 증발기와 열교환된 공기와 2차로 열교환되므로 축냉 성능에 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제1열교환매체의 냉기를 저장가능한 제2열교환매체가 순환되는 축냉증발기를 이용하여 1차로 축냉하며, 상기 제2열교환매체의 냉기를 저장가능한 축냉재가 저장되는 열교환기를 이용하여 2차로 축냉함으로써 축냉 효과를 극대화할 수 있는 축냉시스템을 제공하는 것이다.
더욱 상세하게, 본 발명의 목적은 축냉을 담당하는 제2열교환매체가 순환가능한 제1유동부가 일체로 형성된 축냉증발기를 이용하여 소형화가 가능하며, 직접적으로 제1열교환매체의 냉기를 저장할 수 있어 효율적으로 축냉할 수 있고, 또한, 저장된 냉기를 축냉재에 저장함으로써 축냉 지속 시간을 극대화할 수 있는 축냉시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 축냉시스템(1000)은 제1열교환매체가 유동되는 유로(311) 및 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)가 형성된 축냉증발기(300); 내부에 축냉재가 저장되는 축냉재저장부(442) 및 상기 제2열교환매체가 유동되는 제2유동부(441)가 형성된 열교환기(400); 상기 축냉증발기(300)의 제1유동부(321)와 상기 열교환기(400)의 제2유동부(441)를 연결하는 제2순환라인(500)에 구비되어 상기 제2열교환매체를 순환하는 이송수단(510); 상기 이송수단(510)의 작동을 제어하여 상기 제2열교환매체의 순환을 제어하는 제어부(600); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 축냉증발기(300)는 하나의 튜브(330)에 상기 유로(311) 및 제1유동부(321)가 일체로 형성되고, 상기 튜브(330) 사이에 핀(350)이 개재되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환기(400)는 플레이트(410)의 적층방향으로 축냉재저장부(442) 및 제2유동부(441)가 교번되어 형성되는 판형 열교환기(400)인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 축냉증발기(300) 및 열교환기(400)는 일측이 서로 접합되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 축냉증발기(300) 및 열교환기(400) 조립체는 상기 축냉증발기(300)의 제1유동부(321)와 상기 열교환기(400)의 제2유동부(441)가 서로 연통되는 이송부(460)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축냉증발기(300)의 튜브(330)는 상ㆍ하측에 제1연통부(341) 및 제2연통부(342)가 형성된 구획플레이트(340a); 상기 구획플레이트(340a)의 일측에 접합되며, 상기 제1연통부(341) 및 제2연통부(342) 중 하나와 연통되어 제1열교환매체가 유동되는 유로(311)를 형성하는 제1플레이트(340b); 및 상기 구획플레이트(340a)의 타측에 접합되며, 상기 제1연통부(341) 및 제2연통부(342) 중 나머지 하나와 연통되어 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)를 형성하는 제2플레이트(340c); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축냉증발기(300)의 튜브(330)는 한 쌍의 플레이트(340) 접합에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 축냉시스템은 제1열교환매체의 냉기를 저장가능한 제2열교환매체가 순환되는 축냉증발기를 이용하여 1차로 축냉하며, 상기 제2열교환매체의 냉기를 저장가능한 축냉재가 저장되는 열교환기를 이용하여 2차로 축냉함으로써 축냉 효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.
더욱 상세하게, 본 발명의 축냉시스템은 축냉을 담당하는 제2열교환매체가 순환가능한 제1유동부가 일체로 형성된 축냉증발기를 이용하여 소형화가 가능하며, 직접적으로 제1열교환매체의 냉기를 저장할 수 있어 효율적으로 축냉할 수 있고, 또한, 저장된 냉기를 축냉재에 저장함으로써 축냉 지속 시간을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
이를 통해, 본 발명의 축냉시스템은 엔진 정지 시 저장된 냉기를 효율적으로 전달하여 차량 실내의 급격한 온도 상승을 방지할 수 있으며, 내부 제1열교환매체의 급격한 온도 상승을 방지하여 재냉방 시 소모되는 에너지와 시간을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
또, 본 발명의 축냉시스템은 제2열교환매체와 축냉재의 접촉면적을 늘릴 수 있는 열교환기를 이용함으로써 열교환효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 차량용 공조장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 축냉시스템을 나타낸 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 축냉시스템에 따른 축냉증발기의 일실시예를 나타낸 사시도, AA'방향 단면도, BB' 및 CC' 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 축냉시스템에 따른 축냉증발기의 다른 실시예를 나타낸 부분 절개 사시도, 및 단면도.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 축냉시스템에 따른 축냉증발기의 다른 실시예를 나타낸 사시도, 튜브 분해사시도 및 단면도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 축냉시스템에 따른 축냉증발기의 다른 실시예를 나타낸 사시도, 및 튜브 분해사시도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 축냉시스템에 따른 축냉증발기의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도, 및 튜브 분해사시도.
도 13은 본 발명의 축냉시스템에 따른 열교환기의 일 실시예를 나타낸 분해사시도 및 제2열교환매체 흐름개략도.
도 14는 본 발명의 축냉시스템에 따른 축냉증발기 및 열교환기 조립체의 내부 흐름 개략도.
도 15는 본 발명에 따른 축냉시스템의 축냉 성능을 나타낸 도면.
이하, 상술한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명의 축냉시스템(1000)을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 축냉시스템(1000)은 냉각시스템(100)의 가동 시, 제2열교환매체 및 축냉재로 냉기를 저장하고, 엔진(210) 정지 시, 냉기를 방출하기 위한 구성으로서, 축냉증발기(300), 열교환기(400), 제2순환라인(500), 이송수단(510), 및 제어부(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 본 발명에서, 냉각시스템(100)을 순환하는 매체를 제1열교환매체라 하며, 냉각시스템(100)은 일반적으로 제1열교환매체를 압축시키는 압축수단(110), 압축된 제1열교환매체를 응축시키는 응축수단(120), 응축된 제1열교환매체를 교축하는 팽창수단(130), 상기 팽창된 제1열교환매체가 유동되는 유로(311)가 형성되어 외부 공기와 열교환되는 증발기를 포함하여 형성되고, 상기 각 구성은 제1순환라인(140)에 의해 연결되어 상기 제1열교환매체가 순환됨에 따라 냉방이 이루어지게 된다.
본 발명의 축냉시스템(1000)은 상기 증발기가 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)가 일체로 형성된 축냉증발기(300) 형태로 구비된다.
즉, 상기 축냉증발기(300)는 냉방을 담당하는 제1열교환매체가 유동되는 유로(311) 및 상기 제1열교환매체의 냉기를 저장하기 위한 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)가 형성된다.
상기 열교환기(400)는 내부에 축냉재가 저장되는 축냉재저장부(442) 및 상기 제2열교환매체가 유동되는 제2유동부(441)가 형성된다.
상기 축냉증발기(300) 및 열교환기(400)는 다양한 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 그 구체적인 예는 아래에서 다시 설명한다.
상기 축냉증발기(300)의 제1유동부(321)와 열교환기(400)의 제2유동부(441)는 제2순환라인(500)에 의해 연결되고, 상기 제2순환라인(500)에 이송수단(510)이 구비되어 제2열교환매체가 순환된다.
상기 제어부(600)는 상기 이송수단(510)의 작동을 제어하여 상기 제2열교환매체의 순환을 제어하는 부분으로서, 냉각시스템(100)의 작동과 연동되어 제2열교환매체가 상기 제1열교환매체의 냉기를 저장하고, 상기 열교환기(400)의 축냉재에 냉기를 전달하도록 한다.
상기 제어부(600)는 사용자의 냉각시스템(100) 조작 신호, 상기 압축수단(110), 응축수단(120)의 작동 여부, 제1열교환매체의 온도 등을 변수로 할 수 있으며, 제2열교환매체의 순환 및 정지가 반복되어 정지 구간에서 제2열교환매체가 제1열교환매체의 냉기를 충분히 저장할 수 있도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 축냉시스템(1000)은 제1열교환매체와 제2열교환매체가 열교환되는 축냉증발기(300)가 구비되고, 축냉재와 제2열교환매체가 열교환되는 열교환기(400)가 구비되며, 제2열교환매체가 상기 축냉증발기(300) 및 열교환기(400)를 순환하도록 형성됨으로써, 상기 제1열교환매체의 냉기를 효과적으로 저장할 수 있으며, 축냉 효과를 극대화할 수 있고, 상기 제2열교환매채의 냉기를 상기 축냉부에 2차로 저장할 수 있어 축냉 지속 시간을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 축냉증발기(300)는 제1열교환매체가 유동되는 유로(311), 및 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)가 일체로 형성되어 열교환이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 본 발명의 축냉시스템(1000)은 상기 축냉증발기(300)가 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 축냉증발기(300)는 외부 공기와 열교환되어 실내 냉방을 담당하는 구성요소로서, 공기와 내부 제1열교환매체 또는 제2열교환매체와의 열교환 성능 역시 높아야하므로, 상기 튜브(330) 사이에 핀(350)이 개재되는 것이 바람직하다.
아래에서는 축냉증발기(300)의 다양한 예를 설명한다.
먼저, 도 3a 내지 도 5는 본 발명의 축냉시스템(1000)에 따른 축냉증발기(300)의 예를 나타낸 것으로서, 유로(311)의 전 영역을 제1유동부(321)가 감싸는 형태를 갖는 예를 도시하였다.
상기 축냉증발기(300)는 상기 축냉증발기(300)는 한 쌍의 헤더탱크(360); 헤더탱크(360) 제1공간부(361)에 양단이 고정되는 제1튜브(331); 및 상기 헤더탱크(360)의 제2공간부(362)에 양단이 고정되는 제2튜브(332)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 헤더탱크(360)는 높이방향으로 내부 공간이 구획되는 제1공간부(361) 및 제2공간부(362)가 형성되며, 일정거리 이격되어 서로 대칭되게 구비된다.
상기 헤더탱크(360)를 형성하는 방법으로서, 도 3a 내지도 3c는 축냉증발기(300)를 구성하는 헤더탱크(360)가 제1헤더(363), 제1탱크(364), 및 제2헤더(365)의 결합에 의해 형성된 예를 도 4 및 도 5는 상기 헤더탱크(360)가 제1헤더(363), 제1탱크(364), 제2헤더(365), 및 제2탱크(366)의 결합에 의해 형성된 예를 나타내었다.
상기 제1튜브(331)는 상기 헤더탱크(360)의 제1공간부(361)에 양 단이 고정되어 제1열교환매체가 유동되는 부분으로, 상기 헤더탱크(360)의 제1공간부(361) 공간과 함께 제1열교환매체가 유동되는 유로(311)를 형성한다.
상기 제2튜브(332)는 상기 제1튜브(331)의 둘레에 제2열교환매체가 유동되도록 상기 제1튜브(331)를 감싸도록 형성되며, 상기 제1튜브(331)보다 낮은 높이를 갖도록 형성되어 상기 제2공간부(362)와 연통된다.
이를 통해, 상기 제2공간부(362) 및 상기 제1튜브(331)와 제2튜브(332) 사이는 상기 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)를 형성한다.
상기 제2튜브(332)는 상기 제1튜브(331)와의 접합력을 증대하기 위하여 상기 제1튜브(331) 측으로 돌출되는 돌출접합부(332-1)가 형성될 수 있다.
상기 도 3a 내지 도 5에 도시한 축냉증발기(300)는 압출형 튜브(330)를 이용하여 제1열교환매체 유로(311)의 둘레를 제2열교환매체 제1유동부(321)가 감싸도록 형성됨으로써 열교환이 원활히 이루어져 축냉 및 방냉 효과를 높일 수 있어 냉방 성능을 향상할 수 있는 효과가 있다.
상기 도 6 내지 도 8에 도시한 축냉증발기(300)는 상기 튜브(330)가 구획플레이트(340a); 제1플레이트(340b) 및 제2플레이트(340c)를 포함하여 형성된 예를 도시하였다.
상기 구획플레이트(340a)는 유로(311) 및 제1유동부(321)를 구획하는 부분으로서, 상측 및 하측에 각각 제1연통부(341) 및 제2연통부(342)가 형성된다.
상기 제1연통부(341) 및 제2연통부(342)는 구획플레이트(340a)의 양측이 연통되도록 중공된 부분을 의미하며, 도면에서, 상측에 위치한 구성을 제1연통부(341)로, 하측에 위치한 구성을 제2연통부(342)로 표시하였다.
상기 제1플레이트(340b)는 상기 구획플레이트(340a)의 일측에 접합되되, 상기 제1연통부(341) 및 제2연통부(342) 중 하나와 연통되어 제1열교환매체가 유동되는 유로(311)를 형성하는 구성이며, 상기 제2플레이트(340c)는 상기 구획플레이트(340a)의 타측에 접합되되, 상기 제1연통부(341) 및 제2연통부(342) 중 나머지 하나와 연통되어 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)를 형성하는 구성이다.
즉, 하나의 튜브(330)는 상기 구획플레이트(340a)를 기준으로 상기 제1플레이트(340b)와 접합되는 그 사이에 제1열교환매체가 유동되며, 상기 제2플레이트(340c)와 접합되는 그 사이에 제2열교환매체가 유동된다.
이 때, 상기 제1플레이트(340b)는 상기 구획플레이트(340a)의 좌측에 형성되고, 상측 및 하측에 각각 제3연통부(343) 및 제4연통부(344)가 형성되며, 상기 제1연통부(341)와 연통되어 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)를 형성하거나, 상기 제2연통부(342)와 연통되어 유로(311)를 형성하도록 내부 공간이 구획된다.
상기 제2플레이트(340c)는 상기 구획플레이트(340a)의 우측에 형성되고, 상측 및 하측에 각각 제5연통부(345) 및 제6연통부(346)가 형성되며, 상기 제1연통부(341)와 연통되어 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)를 형성하거나, 상기 제2연통부(342)와 연통되어 유로(311)를 형성하도록 내부 공간이 구획된다.
즉, 상기 축냉증발기(300)는 상측에 위치한 구획플레이트(340a)의 제1연통부(341), 제1플레이트(340b)의 제3연통부(343), 제2플레이트(340c)의 제5연통부(345)는 상기 제2플레이트(340c)와 구획플레이트(340a) 사이의 "U"자형 공간과 연통되어 상기 공간이 유로(311) 및 제1유동부(321) 중 하나를 형성한다.(도면에서는 상기 영역에 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)를 형성함)
또한, 하측에 위치한 구획플레이트(340a)의 제2연통부(342), 제1플레이트(340b)의 제4연통부(344), 및 제2플레이트(340c)의 제6연통부(346)는 상기 제2플레이트(340c)와 구획플레이트(340a) 사이의 "∩"형상의 공간과 연통되어 상기 공간이 유로(311) 및 제1유동부(321) 중 나머지 하나를 형성한다. (도면에서는 상기 영역에 제1열교환매체가 유동되는 유로(311)를 형성함)
상기 도 6 내지 도 9에 도시한 바와 같은 축냉증발기(300)는 상기 구획플레이트(340a)를 사이에 구고 제1열교환매체 및 제2열교환매체가 직접 열교환됨으로써 용이하게 축냉될 수 있으며, 상기 유로(311) 및 제1유동부(321)가 교번되어 형성되며, 그 사이에 핀(350)이 개재됨에 따라 외부 공기의 냉각 효율 역시 향상할 수 있는 장점이 있다.
도 9 내지 도 12는 상기 축냉증발기(300)의 튜브(330)가 한 쌍의 플레이트(340) 접합에 의해 형성되는 예를 도시한 것으로서, 상기 도 9 및 도 10은 좌ㆍ우 양측에 유로(311)가 형성되고, 그 사이에 제1유동부(321)가 형성된 예를 나타내었으며, 상기 도 11 및 도 12는 좌ㆍ우 양측에 각각 유로(311) 및 제1유동부(321)가 형성된 예를 도시하였다.
상기 도 9 및 도 10에 도시한 축냉증발기(300)는 한 쌍의 플레이트(340) 접합에 의해 좌ㆍ우 양측에 유로(311)가 각각 형성되며, 상기 유로(311) 사이에 제2유동부(441)가 형성되는 튜브(330)를 이용한 예를 도시한 것으로서, 상기 플레이트(340)는 이웃하는 튜브(330)를 연결하도록 유로(311)와 연통되는 제1열교환매체 연통홀(347)이 형성되고, 상기 제2유동부(441)와 연통되는 제2열교환매체 연통홀(348)이 형성된다.
이 때, 상기 제1열교환매체 연통홀(347) 및 제2열교환매체 연통홀(348)은 높이방향(플레이트(340)의 길이방향)으로, 상측, 하측 또는 상ㆍ하측 모두에 형성될 수 있다.
또한, 상기 유로(311) 및 제1유동부(321)를 형성하는 플레이트(340) 영역에는 복수개의 비드(349)가 형성되어 열교환성능을 보다 향상될 수 있도록 할 수 있으며, 도면에서는 상기 유로(311) 형성 영역에만 비드(349)가 형성된 예를 도시하였다.
상기 도 9 및 도 10에 도시한 축냉증발기(300)의 경우에는 상기 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)가 상기 제1열교환매체가 유동되는 유로(311) 사이에 형성됨으로써 양측방향에서 상기 제1열교환매체의 냉기를 효과적으로 전달받아 축냉 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
상기 도 11 및 도 12에 도시한 축냉증발기(300)는 상기 튜브(330)가 한 쌍의 플레이트(340) 접합에 의해 좌ㆍ우 양측에 유로(311) 및 제1유동부(321)가 형성되는 예를 도시하였다.
상기 축냉증발기(300)의 유로(311)는 상기 제1열교환매체가 유입되는 제1입구파이프(312) 및 배출되는 제1출구파이프(313)가 상기 제1순환라인(140)에 연결되며, 상기 제2열교환매체가 유입되는 제2입구파이프(322) 및 배출되는 제2출구파이프(323)가 상기 제2순환라인(500)에 연결되는데, 각 매체를 유입 또는 배출하기 위한 파이프는 각 순환라인에 일체로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 축냉시스템(1000)은 상기 축냉증발기(300)의 구성이 상기 도 6 내지 도 12에 도시한 형태 외에도 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
한편, 상기 열교환기(400)는 제2열교환매체가 유동되면서 내부의 축냉재에 냉기를 전달할 수 있도록 하는 다양한 형태가 이용될 수 있다.
특히, 상기 열교환기(400)는 외부 공기와 열교환되는 것이 아니라 내부에 저장된 축냉재와, 제2열교환매체 간 열교환이 이루어짐으로써 플레이트(410)의 적층방향으로 축냉재저장부(442) 및 제2유동부(441)가 교번되어 형성되는 판형 열교환기(400)가 이용될 수 있으며, 이를 도 13에 도시하였다.
상기 판형 열교환기(400)는 판형태로 형성되되, 일정 영역 중공되며 중공된 둘레부분이 하측방향으로 돌출되는 제1홀(421) 및 제2홀(422)과, 중공된 둘레부분이 상측방향으로 돌출되는 제3홀(423) 및 제4홀(424)이 형성되는 제1플레이트(411); 및 판형태로 형성되되, 일정 영역이 중공되며 중공된 둘레 부분이 상측방향으로 돌출되는 제1홀(421) 및 제2홀(422)과, 중공된 둘레부분이 하측방향으로 돌출되는 제3홀(423) 및 제4홀(424)이 형성되는 제2플레이트(412)가 교번되어 적층되어 형성된다.
이 때, 상기 제1플레이트(411) 및 제2플레이트(412)의 각 홀(421,422,423,424)들은 이웃하는 플레이트(410)의 홀(421,422,423,424)과 접합됨으로써 상기 제1플레이트(411) 상측에 제2열교환매체가 유동되는 제2유동부(441)가 형성되고, 상기 제2플레이트(412) 상측에 축냉재가 저장되는 축냉재저장부(442)가 형성된다.
상기 제1홀(421) 및 제2홀(422)의 일측에는 제2열교환매체가 유입되거나 배출될 수 있도록 상기 제2순환라인(500)과 연결되는 제3입구파이프(431) 및 제3출구파이프(432)가 형성되며, 상기 제3홀(423) 및 제3홀(423)은 내부에 축냉재를 장입하기 위한 축냉재장입부(451) 또는 장입시 공기가 배출되는 공기배출부(452)가 형성될 수 있다.
상기 축냉재장입부(451) 및 공기배출부(452)는 최초에 축냉재를 장입하며, 이후 축냉재를 보충하는 것이 용이하도록 개폐가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.
도 13에 도시한 상기 판형 열교환기(400)는 상기 제1플레이트(441) 및 제2플레이트(442)의 일측에 제1홀(421)과 제3홀(423)이 형성되고, 타측에 제2홀(422)과 제4홀(424)이 형성된 예를 도시한 것으로서, 상기 제1홀(421) 내지 제4홀(424)이 형성되는 위치를 변경하여 더욱 다양한 흐름을 갖도록 형성될 수 있다.
또, 상기 판형 열교환기(400)는 축냉재저장부(442)와 제2유동부(441)가 플레이트(410)의 적층방향으로 교번되게 형성됨으로써 축냉재와 제2열교환매체가 용이하게 열교환되어 축냉 시, 상기 제2열교환매체의 냉기를 용이하게 축냉재에 저장할 수 있으며, 방냉 시, 상기 축냉재에 저장된 냉기를 제2열교환매체로 전달하여 냉방 성능을 향상할 수 있도록 하는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 축냉시스템(1000)은 상기 축냉증발기(300)와 열교환기(400)의 일측이 서로 접합되어 일체로 형성되어 구성을 간소화하도록 할 수 있다.
도 14는 상기 축냉증발기(300)가 전측에 제1열교환매체가 유동되는 유로(311)가 형성되고, 후측에 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)를 형성하는 예를 도시하였다.
도면에서, 제1열교환매체 및 제2열교환매체의 흐름을 나타내기 위하여 간단히 도시하였으나, 상기 축냉증발기(300)는 길이방향으로 복수개의 튜브(330)가 배열되고, 상기 열교환기(400)는 길이방향으로 플레이트(410)가 적층되어 형성된다.
상기 축냉증발기(300)와 열교환기(400)가 일체로 형성되는 경우에, 상기 축냉증발기(300)의 제1입구파이프(312), 제1출구파이프(313), 제2입구파이프(322), 및 제2출구파이프(323)의 형성이 용이하도록 하기 위하여 상기 열교환기(400)의 판부분이 일정 영역 삭제될 수 있다.
다시 말해, 상기 축냉증발기(300) 내부에서는 제1열교환매체와 제2열교환매체가 열전달되고, 상기 열교환기(400) 내부에서는 축냉재와 제2열교환매체가 열교환된다.
도 14에서 점선 화살표는 제1열교환매체의 흐름을, 실선 화살표는 제2열교환매체의 흐름을 나타내었다.
먼저, 상기 제1열교환매체는 상기 축냉증발기(300)의 우측 상부에 위치된 제1입구파이프(312)를 따라 이동되어 유로(311)를 통해 하측방향으로 이동된 후 좌측 하부에 위치된 제1출구파이프(313)를 통해 배출된다.
상기 제2열교환매체는 상기 축냉증발기(300)의 좌측 하부에 위치된 제2입구파이프(322)를 따라 이동되어 제1유동부(321)를 통해 상측방향으로 이동된 후, 우측 상부에서 이송부(460)를 통해 상기 열교환기(400)의 제2유동부(441)로 이동되어 제2유동부(441)를 유동한 후, 우측 하부에 위치된 제3출구파이프(432)를 통해 배출된다.
상기 도 14에 도시한 형태는 상기 축냉증발기(300) 및 열교환기(400) 조립체(축냉증발기(300)와 열교환기(400)가 일체로 형성된 구성)가 상기 축냉증발기(300)의 제1유동부(321)와 상기 열교환기(400)의 제2유동부(441)가 서로 연통되도록 하는 이송부(460)가 형성됨으로써, 상기 축냉증발기(300)를 통과한 제2열교환매체가 배출되는 제2배출파이프 및 상기 제2열교환매체 열교환기(400)로 유입되는 제3입구파이프(431)의 구성이 필요치 않다.
상기 축냉증발기(300) 및 열교환기(400)가 일체로 형성되는 경우에, 상기 열교환기(400)의 제3입구파이프(431) 및 제3출구파이프(432)는 동일한 측에 형성되어 접합되는 면을 형성하도록 하는 것이 바람직하다.
도 14에서, 상기 열교환기(400)의 제3입구파이프(431) 및 제3출구파이프(432)가 상기 축냉증발기(300)와 접합되지 않는 측(도면에서 우측)으로 돌출형성되는 예를 도시하였다.
본 발명의 축냉시스템(1000)은 상기 축냉증발기(300) 및 열교환기(400) 조립체가 일체로 형성되는 경우에, 제2열교환매체를 이송하기 위한 파이프 및 제2순환라인(500)을 간소화할 수 있으며, 장착이 더욱 용이하도록 하는 장점이 있다.
도 15는 본 발명에 따른 축냉시스템(1000)의 축냉 성능을 나타낸 도면으로서, A는 상기 축냉증발기(300)만 이용한 경우를, B는 상기 축냉증발기(300)의 제2열교환매체가 순환되는 경우를, C는 상기 축냉증발기(300)와 축냉재 120(g)이 저장된 판형 열교환기(400)가 구비되어 제2열교환매체가 순환되는 경우를, D는 상기 축냉증발기(300)와 축냉재 347(g)이 저장된 판형 열교환기(400)가 구비되어 제2열교환매체가 순환되는 경우의 시간에 따른 공기 토출 온도 변화를 나타내었다.
일반적으로 냉방 적정 온도는 12℃ 이하로서, 냉각시스템(100)이 오프(Off)되는 시점부터 12℃이하로 유지되어 축냉 효과가 발휘되는 시간을 살펴보면, A는 25초, B는 52초, C는 71초, D는 99초로서, 본 발명의 축냉시스템(1000)이 상기 제2열교환매체가 순환되되, 판형 열교환기(400)를 이용하여 제2열교환매체의 냉기를 2차로 축냉재가 저장하도록 함으로써 축냉 효과를 높일 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 C와 D를 살펴보면, 상기 판형 열교환기(400)의 축냉재 저장 용량에 따라 축냉 효과가 높아지므로 본 발명의 차량냉방용 축냉열교환기(1000)는 요구되는 축냉 성능에 맞추어 상기 제2열교환매체의 순환량 및 축냉재의 저장량을 조절할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 냉각시스템
110 : 압축수단
120 : 응축수단
130 : 팽창수단
140 : 제1순환라인
210 : 엔진
220 : 라디에이터
231 : 제1밸브 232 : 제2밸브
240 : 히터코어
300 : 축냉증발기
311 : 유로 312 : 제1입구파이프
313 : 제1출구파이프
321 : 제1유동부 322 : 제2입구파이프
323 : 제2출구파이프
330 : 튜브 331 : 제1튜브
332 : 제2튜브
340 : 플레이트
340a : 구획플레이트 340b : 제1플레이트
340c : 제2플레이트
341 : 제1연통부 342 : 제2연통부
343 : 제3연통부 344 : 제4연통부
345 : 제5연통부 346 : 제6연통부
347 : 제1열교환매체 연통홀
348 : 제2열교환매체 연통홀
349 : 비드
350 : 핀
360 : 헤더탱크 361 : 제1공간부
362 : 제2공간부 363 : 제1헤더
364 : 제1탱크 365 : 제2헤더
366 : 제2탱크
400 : 열교환기
410 : 플레이트
(411 : 제1플레이트, 412 : 제2플레이트)
421 : 제1홀 422 : 제2홀
423 : 제3홀 424 : 제4홀
431 : 제3입구파이프 432 :제3출구파이프
441 : 제2유동부 442 : 축냉재저장부
451 : 축냉재장입부 452 : 공기배출부
460 : 이송부
500 : 제2순환라인 510 : 이송수단
600 : 제어부
1000 : 본 발명에 따른 축냉시스템

Claims (10)

  1. 압축수단(110), 응축수단(120), 및 팽창수단(130)을 통과한 제1열교환매체가 유동되는 유로(311) 및 상기 제1열교환매체의 냉기를 저장하는 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)가 형성된 축냉증발기(300);
    상기 제1유동부(321)를 통과한 상기 제2열교환매체가 유동되는 제2유동부(441) 및 상기 제2열교환매체의 냉기를 저장하는 축냉재가 내장되는 축냉재저장부(442)가 형성된 열교환기(400);
    상기 축냉증발기(300)의 제1유동부(321)와 상기 열교환기(400)의 제2유동부(441)를 연결하는 제2순환라인(500)에 구비되어 상기 제2열교환매체를 순환하는 이송수단(510);
    상기 이송수단(510)의 작동을 제어하여 상기 제2열교환매체의 순환을 제어하는 제어부(600); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축냉증발기(300)는 하나의 튜브(330)에 상기 유로(311) 및 제1유동부(321)가 일체로 형성되고, 상기 튜브(330) 사이에 핀(350)이 개재되는 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기(400)는 플레이트(410)의 적층방향으로 축냉재저장부(442) 및 제2유동부(441)가 교번되어 형성되는 판형 열교환기(400)인 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 축냉증발기(300) 및 열교환기(400)는 일측이 서로 접합되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 축냉증발기(300) 및 열교환기(400) 조립체는 상기 축냉증발기(300)의 제1유동부(321)와 상기 열교환기(400)의 제2유동부(441)가 서로 연통되는 이송부(460)가 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 축냉증발기(300)의 튜브(330)는
    상ㆍ하측에 제1연통부(341) 및 제2연통부(342)가 형성된 구획플레이트(340a);
    상기 구획플레이트(340a)의 일측에 접합되며, 상기 제1연통부(341) 및 제2연통부(342) 중 하나와 연통되어 제1열교환매체가 유동되는 유로(311)를 형성하는 제1플레이트(340b); 및
    상기 구획플레이트(340a)의 타측에 접합되며, 상기 제1연통부(341) 및 제2연통부(342) 중 나머지 하나와 연통되어 제2열교환매체가 유동되는 제1유동부(321)를 형성하는 제2플레이트(340c); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 축냉증발기(300)의 튜브(330)는 한 쌍의 플레이트(340) 접합에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 축냉증발기(300)는 높이방향으로 내부 공간이 구획되는 제1공간부(361) 및 제2공간부(362)가 형성되며, 일정거리 이격되어 서로 대칭되게 구비되는 한 쌍의 헤더탱크(360);
    상기 헤더탱크(360)의 제1공간부(361)에 양 단이 고정되어 제1열교환매체가 유동되는 제1튜브(331); 및
    상기 제1튜브(331)의 둘레에 제2열교환매체가 유동되도록 상기 제1튜브(331)를 감싸도록 형성되며, 상기 제1튜브(331)보다 낮은 높이를 갖도록 형성되어 상기 제2공간부(362)와 연통되는 제2튜브(332); 를 포함하여 형성되며,
    상기 제1공간부(361) 및 제1튜브(331)는 상기 제1열교환매체 유로(311)를 형성하고, 상기 제2공간부(362) 및 상기 제1튜브(331)와 제2튜브(332) 사이는 상기 제2열교환매체 제1유동부(321)를 형성하는 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 헤더탱크(360)는 제1헤더(363) 및 제1탱크(364)의 결합에 의해 상기 제1공간부(361)가 형성되고, 상기 제1헤더(363)와 제2헤더(365)의 결합에 의해 제2공간부(362)가 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 헤더탱크(360)는 제1헤더(363) 및 제1탱크(364)의 결합에 의해 상기 제1공간부(361)가 형성되고, 제2헤더(365) 및 제2탱크(366)의 결합에 의해 상기 제1공간부(361)를 내부에 포함하는 제2공간부(362)가 형성되는 것을 특징으로 하는 축냉시스템.
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